Pin Bán Thể Rắn SSSB Là Gì? Ưu Điểm Và Ứng Dụng

Pin bán thể rắn SSSB là gì? Toàn cảnh công nghệ pin thế hệ mới

Khi nhu cầu sử dụng smartphone, laptop, xe điện, thiết bị di động và pin dự phòng ngày càng tăng, công nghệ pin Lithium-ion truyền thống đang dần bộc lộ những giới hạn quen thuộc. Muốn tăng dung lượng, nhà sản xuất thường phải tăng kích thước hoặc mật độ năng lượng của cell. Nhưng khi mật độ năng lượng tăng, bài toán về nhiệt, độ ổn định và an toàn cũng trở nên khó giải quyết hơn.

Đó là lý do công nghệ pin bán thể rắn, thường được gọi là SSSB hoặc Semi-Solid-State Battery, đang nhận được rất nhiều sự chú ý. Đây không phải là pin thể rắn hoàn toàn theo nghĩa tuyệt đối, mà là một công nghệ trung gian sử dụng hệ thống điện phân lai giữa rắn và lỏng.

Điểm thú vị của pin bán thể rắn nằm ở cách tiếp cận khá thực tế. Thay vì loại bỏ hoàn toàn chất điện phân lỏng như pin thể rắn hoàn toàn, SSSB giữ lại một lượng nhỏ thành phần lỏng hoặc gel để cải thiện khả năng tiếp xúc giữa điện cực và chất điện phân. Nhờ vậy, công nghệ này có thể tận dụng nhiều ưu điểm của cấu trúc rắn nhưng vẫn duy trì khả năng dẫn ion tốt.

Theo tài liệu kỹ thuật, tỷ lệ thành phần lỏng của pin bán thể rắn có thể thay đổi tùy thiết kế và công nghệ của từng nhà sản xuất. Một số cấu trúc được mô tả có khoảng 5 đến 10 phần trăm chất điện phân lỏng, trong khi các hệ thống khác có thể nằm trong khoảng cao hơn. Vì vậy, không nên hiểu rằng mọi loại pin SSSB đều có cùng một tỷ lệ chất lỏng.

Quan trọng hơn, đây đang được xem là một trong những hướng đi thực tế để thu hẹp khoảng cách giữa pin Lithium-ion hiện tại và mục tiêu pin thể rắn hoàn toàn trong tương lai.

Pin bán thể rắn Semi-Solid-State Battery hoạt động như thế nào?

Nếu hình dung đơn giản, pin Lithium-ion thông thường sử dụng chất điện phân dạng lỏng để lithium ion di chuyển giữa cực âm và cực dương. Chất lỏng giúp ion di chuyển hiệu quả nhưng đồng thời cũng khiến bài toán kiểm soát nhiệt và độ ổn định trở nên phức tạp hơn.

Với pin SSSB, phần điện phân được chuyển sang một cấu trúc lai. Một phần được cố định trong nền rắn hoặc dạng gel, trong khi vẫn giữ một lượng thành phần lỏng cần thiết để hỗ trợ quá trình truyền ion và làm ướt bề mặt tiếp xúc.

Cách thiết kế này giải quyết một vấn đề quan trọng của pin thể rắn hoàn toàn: trở kháng tại bề mặt tiếp xúc giữa điện cực và chất điện phân rắn. Khi hai bề mặt không tiếp xúc tốt, lithium ion khó di chuyển hiệu quả, đặc biệt ở điều kiện nhiệt độ thấp hoặc khi pin hoạt động với dòng điện lớn.

Ở một số công nghệ, quá trình polymer hóa tại chỗ còn được sử dụng để hình thành cấu trúc điện phân ngay bên trong cell. Mục tiêu là tạo ra sự tiếp xúc tốt hơn giữa các thành phần, đồng thời duy trì khả năng dẫn lithium ion ở điều kiện sử dụng thực tế.

Giảm 38%

Cốc sạc nhanh kiêm pin sạc dự phòng Baseus 10000mAh 20W

689.000₫ 1.110.000₫

Giảm 33%

Pin sạc dự phòng MagSafe Momax Q.Mag X1 Gen 2 IP117A

949.000₫ 1.420.000₫

Giảm 33%

Sạc Dự Phòng Không Dây Từ Tính đến 20000mAh MOMAX Q.Mag X

1.679.000₫ 2.520.000₫

Giảm 34%

Pin sạc dự phòng IP130MFID

629.000₫ 948.000₫

Giảm 34%

Pin sạc dự phòng từ tính Momax power flow plus 10000mAh

1.109.000₫ 1.668.000₫

Giảm 33%

Pin sạc dự phòng từ tính Q.MAG Minimal 2 10000mAh

679.000₫ 1.020.000₫

Xem thêm

So sánh pin SSSB với pin Lithium-ion và pin thể rắn hoàn toàn

Để dễ hình dung vị trí của pin bán thể rắn, có thể xem ba công nghệ này như ba bước phát triển khác nhau. Lithium-ion truyền thống đã rất trưởng thành về sản xuất. Pin thể rắn hoàn toàn hướng tới mức độ thay đổi lớn nhất nhưng vẫn còn nhiều bài toán kỹ thuật. Còn SSSB nằm ở giữa, cố gắng tận dụng ưu điểm của cả hai.

Điểm đáng chú ý là các nghiên cứu về pin bán thể rắn cho thấy công nghệ này có thể sử dụng nhiều vật liệu và quy trình sản xuất tương đồng với pin Lithium-ion hiện tại, từ đó tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc mở rộng sản xuất. Một số hệ thống SSSB đã công bố mật độ năng lượng quanh mức 350 Wh/kg ở cấp cell.

Ưu điểm của pin bán thể rắn SSSB trong sử dụng thực tế

Mật độ năng lượng cao hơn giúp thiết bị gọn gàng hơn

Đây có lẽ là lợi ích dễ cảm nhận nhất đối với người dùng.

Khi cùng một không gian có thể chứa nhiều năng lượng hơn, nhà sản xuất có thêm hai lựa chọn: tăng dung lượng hoặc giảm kích thước. Với thiết bị di động, phương án thứ hai đặc biệt hấp dẫn vì người dùng luôn muốn một sản phẩm có thời lượng sử dụng dài nhưng không muốn phải mang theo một khối pin nặng và cồng kềnh.

Đây cũng là lý do công nghệ SSSB đang được quan tâm trong các sản phẩm như smartphone, drone, thiết bị đeo và sạc dự phòng cao cấp.

Giảm lượng điện phân lỏng để tăng độ ổn định

Pin bán thể rắn không có nghĩa là không thể xảy ra sự cố nhiệt. Tuy nhiên, việc giảm lượng thành phần điện phân lỏng dễ cháy có thể góp phần giảm rủi ro so với một số cấu trúc Lithium-ion sử dụng điện phân lỏng hoàn toàn.

Đồng thời, cấu trúc điện phân bán rắn có thể giúp hạn chế một số cơ chế suy giảm liên quan đến sự phát triển dendrite lithium. Đây là các cấu trúc dạng nhánh có thể hình thành trong quá trình sạc và về lâu dài có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của cell.

Điều này đặc biệt có ý nghĩa với những thiết bị thường xuyên được sạc, đặt trong túi hoặc mang theo khi di chuyển. Tuy nhiên, người dùng vẫn cần nhớ rằng độ an toàn cuối cùng phụ thuộc vào toàn bộ thiết kế cell, mạch bảo vệ, hệ thống quản lý pin, chất lượng sản xuất và các chứng nhận kiểm định chứ không chỉ riêng công nghệ SSSB.

Tiềm năng tuổi thọ cao hơn

Một trong những kỳ vọng lớn của công nghệ pin bán thể rắn là khả năng cải thiện độ ổn định trong quá trình sạc và xả.

Trong thực tế, tuổi thọ pin không chỉ phụ thuộc vào loại điện phân. Nó còn liên quan đến vật liệu cực âm, cực dương, nhiệt độ hoạt động, tốc độ sạc, độ sâu xả và hệ thống quản lý pin.

Vì vậy, cách hiểu chính xác hơn là SSSB tạo ra một nền tảng vật liệu có tiềm năng giúp kéo dài tuổi thọ, thay vì mặc định mọi pin SSSB đều có tuổi thọ vượt trội.

Dễ tiến tới sản xuất quy mô lớn hơn pin thể rắn hoàn toàn

Đây là ưu điểm mang tính chiến lược.

Nếu chuyển trực tiếp từ Lithium-ion sang pin thể rắn hoàn toàn, nhà sản xuất phải giải quyết nhiều vấn đề mới về vật liệu, giao diện điện cực, quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng.

SSSB lại có lợi thế là vẫn sử dụng một phần cấu trúc và quy trình quen thuộc của ngành pin Lithium-ion. Điều này giúp công nghệ có khả năng trở thành một bước chuyển tiếp thực tế hơn trên con đường hướng tới pin thể rắn hoàn toàn.

Nhược điểm và thách thức của công nghệ pin bán thể rắn

Không có công nghệ pin nào hoàn hảo. Nếu chỉ nhìn vào những ưu điểm như mật độ năng lượng cao và độ an toàn tốt hơn, người dùng rất dễ nghĩ rằng SSSB đã có thể thay thế hoàn toàn Lithium-ion. Thực tế chưa phải như vậy.

Chi phí vẫn là bài toán lớn

Vật liệu mới, quy trình kiểm soát chất lượng và yêu cầu sản xuất cell có mật độ năng lượng cao khiến chi phí vẫn là vấn đề.

Đây cũng là lý do SSSB hiện phù hợp hơn với các sản phẩm cao cấp, nơi người dùng sẵn sàng trả thêm tiền cho thiết kế mỏng hơn, dung lượng cao hơn hoặc công nghệ mới.

Sạc nhanh và nhiệt độ thấp vẫn cần được tối ưu

Khả năng dẫn ion của điện phân là yếu tố rất quan trọng đối với tốc độ sạc. Khi nhiệt độ giảm, các quá trình điện hóa có thể diễn ra chậm hơn, dẫn tới việc nhà sản xuất phải cân bằng giữa tốc độ sạc, nhiệt độ và tuổi thọ.

Vì vậy, một sản phẩm SSSB tốt không chỉ cần cell pin tốt mà còn phải có mạch quản lý pin và kiểm soát nhiệt phù hợp.

Không nên đánh đồng SSSB với pin thể rắn hoàn toàn

Đây là điểm người mua nên đặc biệt lưu ý.

Pin bán thể rắn vẫn có thành phần lỏng hoặc gel tùy cấu trúc. Pin thể rắn hoàn toàn mới là hướng loại bỏ điện phân lỏng. Vì vậy, những quảng cáo sử dụng cụm từ pin thể rắn cần được xem xét kỹ để biết sản phẩm đang sử dụng công nghệ bán thể rắn, quasi-solid hay all-solid-state.

Pin SSSB trên xe điện: từ công nghệ phòng thí nghiệm đến sản phẩm thực tế

Xe điện là một trong những lĩnh vực thể hiện rõ nhất giá trị của mật độ năng lượng cao.

Một chiếc xe có thể chạy xa hơn mà không cần tăng quá nhiều kích thước khối pin sẽ mang lại lợi ích rất lớn. Người dùng có thể giảm số lần dừng sạc trong những chuyến đi dài, trong khi nhà sản xuất có thêm không gian để tối ưu thiết kế xe.

Một ví dụ đáng chú ý là NIO ET7 sử dụng khối pin 150 kWh do WeLion phát triển. NIO công bố ET7 với khối pin 150 kWh đã đạt hơn 1.000 km trong một bài thử nghiệm thực tế.

Theo các thông tin về hệ thống pin này, cell đạt mật độ năng lượng khoảng 360 Wh/kg, trong khi cấp pack thấp hơn do còn phải tính đến các thành phần kết cấu, làm mát và hệ thống quản lý. Đây là ví dụ rất dễ hiểu cho thấy mật độ năng lượng của cell và mật độ năng lượng của toàn bộ pack không phải lúc nào cũng giống nhau.

Điểm đáng chú ý ở đây không đơn giản là con số hơn 1.000 km. Điều quan trọng hơn là SSSB đã bước ra khỏi phạm vi nghiên cứu và xuất hiện trong một ứng dụng thương mại thực tế, cho thấy công nghệ này có khả năng trở thành một bước chuyển tiếp quan trọng của ngành pin.

Sạc dự phòng pin bán thể rắn SSSB có gì đáng chú ý?

Nếu xe điện cho thấy lợi ích của SSSB ở quy mô lớn thì sạc dự phòng lại là một ví dụ rất gần gũi với người dùng hàng ngày.

Trong một chiếc sạc dự phòng, kích thước và trọng lượng luôn là hai yếu tố khiến người dùng phải cân nhắc. Một sản phẩm có dung lượng lớn nhưng quá dày hoặc nặng sẽ nhanh chóng trở nên bất tiện khi bỏ vào túi.

Đó là lý do việc đưa công nghệ SSSB vào pin dự phòng có ý nghĩa thực tế. Với mật độ năng lượng cao hơn, nhà sản xuất có thể hướng tới thiết kế mỏng hơn trong cùng mức dung lượng.

Một ví dụ là pin dự phòng bán thể rắn Momax 1-Power S.Pass² 10000mAh SSSB, kết hợp sạc không dây Qi2 và công suất sạc phù hợp cho nhóm thiết bị di động hiện đại.

Với thiết kế được giới thiệu ở mức 14,5 mm, đây là ví dụ khá trực quan về việc công nghệ cell có thể tác động trực tiếp đến trải nghiệm sản phẩm. Thay vì chỉ nhìn vào dung lượng 10000mAh, người dùng nên quan tâm đến câu hỏi quan trọng hơn: chiếc pin này có đủ gọn để thực sự muốn mang theo mỗi ngày hay không?

Đó chính là giá trị mà SSSB hướng tới. Công nghệ bên trong có thể rất phức tạp, nhưng lợi ích người dùng nhận được lại khá đơn giản: nhiều năng lượng hơn trong một thiết bị nhỏ gọn hơn và có nền tảng an toàn được cải thiện.

Giảm 33%

Quạt turbo cầm tay hút bụi và thổi bụi mạnh mẽ 2 trong 1 Momax Airo

1.389.000₫ 2.080.000₫

Giảm 33%

Sạc ô tô 2 cổng Momax 1-Move⁺ 60w với cáp rút gọn tích hợp

569.000₫ 848.000₫

Giảm 35%

Túi bảo vệ Momax 1-World Airliner Fire-Proof Bag

289.000₫ 442.000₫

Giảm 33%

Bán chạy

Pin dự phòng bán thể rắn Momax 1-Power S.Pass2 10000mAh SSSB Qi2 25w

1.829.000₫ 2.740.000₫

Giảm 33%

Pin dự phòng từ tính Momax 1-Power S.Pass 10000mAh Qi2 15W

1.389.000₫ 2.080.000₫

Giảm 33%

Pin dự phòng từ tính Momax 1-Power Q.Pass² 10000mAh Qi2 25W

1.609.000₫ 2.410.000₫

Xem thêm

Nếu đang tìm một sản phẩm để trải nghiệm công nghệ pin bán thể rắn trong đời sống hàng ngày, bạn có thể tham khảo Momax 1-Power S.Pass² 10000mAh SSSB tại CHUBE.VN.

MUA NGAY TẠI CHUBE.VN - FREESHIP TOÀN QUỐC

Ưu đãi và hỗ trợ tại CHUBE: Freeship toàn quốc, hỗ trợ giao hàng hỏa tốc tại TPHCM, mua hàng trực tiếp trên website không cần tài khoản, bảo hành chính hãng và tư vấn nhiệt tình trước khi mua.

Pin bán thể rắn có phù hợp với thiết bị di động không?

Câu trả lời là có, và đây có thể là một trong những thị trường hấp dẫn nhất của SSSB trong thời gian tới.

Smartphone, tablet, laptop, drone và sạc dự phòng đều có chung một bài toán: người dùng muốn thời lượng sử dụng dài hơn nhưng không muốn thiết bị lớn hơn.

Với điện thoại, một viên pin có mật độ năng lượng cao hơn có thể giúp nhà sản xuất dành thêm không gian cho camera, hệ thống tản nhiệt hoặc các linh kiện khác. Với laptop, lợi ích có thể là thời lượng sử dụng tốt hơn mà vẫn giữ được thiết kế mỏng. Còn với sạc dự phòng, lợi ích trực tiếp nhất là giảm cảm giác cồng kềnh khi mang theo.

Đây cũng là lý do SSSB có tiềm năng xuất hiện trước tiên ở những sản phẩm cao cấp, sau đó mới dần phổ cập xuống phân khúc phổ thông khi chi phí sản xuất giảm.

Pin bán thể rắn sẽ phát triển như thế nào trong 3 đến 5 năm tới?

Trong tương lai gần, rất khó để nói SSSB sẽ ngay lập tức thay thế toàn bộ pin Lithium-ion. Công nghệ Lithium-ion hiện tại có lợi thế khổng lồ về quy mô sản xuất, chuỗi cung ứng và chi phí.

Thay vào đó, SSSB có nhiều khả năng đóng vai trò là công nghệ cầu nối. Nó cho phép ngành pin tăng mật độ năng lượng và cải thiện độ an toàn mà không phải thay đổi toàn bộ hệ sinh thái sản xuất ngay lập tức.

Nhóm sản phẩm có giá trị cao như xe điện cao cấp, drone, thiết bị di động flagship và sạc dự phòng cao cấp có thể tiếp tục là những nơi công nghệ này được ứng dụng sớm.

Khi sản lượng tăng, vật liệu được tối ưu và quy trình sản xuất trưởng thành hơn, chi phí có thể giảm. Khi đó, lợi ích của SSSB mới có cơ hội xuất hiện trên nhiều sản phẩm phổ thông hơn.

Câu hỏi thường gặp về pin bán thể rắn SSSB

Pin bán thể rắn có bị chai pin không?

Có. SSSB vẫn là một loại pin sạc nên vẫn chịu quá trình suy giảm dung lượng theo thời gian. Công nghệ bán thể rắn có thể giúp cải thiện độ ổn định trong một số thiết kế nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng chai pin.

Pin SSSB có an toàn hơn pin Lithium-ion truyền thống không?

Về nguyên lý, việc giảm lượng điện phân lỏng có thể giúp giảm một số rủi ro liên quan đến cháy và mất ổn định nhiệt. Tuy nhiên, không nên hiểu SSSB là công nghệ miễn nhiễm với mọi sự cố. Độ an toàn thực tế còn phụ thuộc vào cell, mạch bảo vệ, hệ thống quản lý pin, thiết kế nhiệt và quy trình kiểm định.

Có được mang sạc dự phòng pin bán thể rắn lên máy bay không?

Việc sử dụng công nghệ SSSB không tự động khiến một chiếc sạc dự phòng được miễn các quy định hàng không. Pin dự phòng vẫn phải tuân thủ yêu cầu áp dụng cho pin lithium và quy định của hãng hàng không.

Theo hướng dẫn hành khách cập nhật của IATA, power bank được xem là pin dự phòng và phải được mang trong hành lý xách tay, không được để trong hành lý ký gửi. Với power bank có mức năng lượng không quá 100 Wh, quy định chung cho phép mang trong hành lý xách tay, trong khi các mức cao hơn có thể cần sự chấp thuận của hãng bay hoặc bị hạn chế. Quy định thực tế có thể khác nhau tùy hãng hàng không và tuyến bay.

Vì vậy, trước khi bay, người dùng nên kiểm tra thông tin Wh trên sản phẩm và chính sách của hãng hàng không thay vì chỉ dựa vào việc pin sử dụng công nghệ SSSB.

Pin SSSB có phải tương lai của công nghệ pin?

Pin bán thể rắn không phải là một công nghệ thần kỳ có thể giải quyết mọi vấn đề của pin Lithium-ion ngay lập tức. Giá trị lớn nhất của SSSB nằm ở vị trí rất đặc biệt: nó tạo ra một bước chuyển tiếp thực tế giữa công nghệ pin Lithium-ion đang phổ biến và mục tiêu pin thể rắn hoàn toàn trong tương lai.

Với cấu trúc điện phân lai, SSSB có thể hướng tới mật độ năng lượng cao hơn, thiết kế gọn hơn, độ ổn định tốt hơn và giảm một phần rủi ro liên quan đến điện phân lỏng. Quan trọng hơn, công nghệ này có khả năng tận dụng nhiều nền tảng sản xuất pin hiện có, giúp con đường thương mại hóa thực tế hơn so với việc chuyển thẳng sang ASSB.

Với người dùng phổ thông, điều đáng quan tâm không nhất thiết là phải nhớ chính xác SSSB có bao nhiêu phần trăm điện phân lỏng. Điều đáng quan tâm hơn là công nghệ này đang biến những thứ rất quen thuộc như xe điện, smartphone và sạc dự phòng trở nên nhỏ gọn hơn, nhiều năng lượng hơn và hướng tới mức độ an toàn tốt hơn.

Nếu bạn muốn trải nghiệm công nghệ pin bán thể rắn ngay trên một thiết bị thực tế, Momax 1-Power S.Pass² 10000mAh SSSB là một lựa chọn đáng chú ý trong nhóm sạc dự phòng thế hệ mới.

MUA NGAY TẠI CHUBE.VN - FREESHIP TOÀN QUỐC

CHUBE hỗ trợ: Freeship toàn quốc · Giao hàng hỏa tốc tại TPHCM · Mua hàng dễ dàng không cần tài khoản · Bảo hành chính hãng · Tư vấn nhiệt tình.